一种新型脉冲激光线宽测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型脉冲激光线宽测量装置，包括依次水平间隔设置的耦合透镜、FP扫描干涉仪、小孔光阑、滤波片和探测器，以及压电陶瓷、压电陶瓷驱动电源和示波器，且FP扫描干涉仪包括前腔镜和后腔镜，压电陶瓷设于后腔镜的背面、并与压电陶瓷驱动电源的电源输出端连接；探测器的信号输出端与示波器连接，示波器的电压信号采集端与压电陶瓷驱动电源的电源输出端连接。这样，即可使用FP扫描干涉仪对脉冲激光线宽进行测量，解决脉冲激光线宽在线实时测量的问题，对脉冲重复频率大于等于1Hz、脉冲宽度大于等于100ps的单纵模或多纵模脉冲激光线宽测量，且结构简单、制作难度低、性能稳定，可应用于各种波长脉冲激光线宽的测量。
【专利说明】
一种新型脉冲激光线宽测量装置
【技术领域】
[0001]本发明属于激光线宽测量设备技术领域，尤其涉及一种新型脉冲激光线宽测量装置。
【【背景技术】】
[0002]目前，对于激光线宽测量，常用的方法有自零差、自外差、迈克尔逊干涉仪、马赫泽德干涉仪、FP干涉仪等。其中，前两种具有最高的精度，当选取合适光纤长度，激光线宽是洛伦兹线型时，精度高于IkHz;经过仔细调整的迈克尔逊干涉仪、马赫泽德干涉仪精度可以达到30kHz ;使用腔镜元件的FP干涉仪精度限制在IMHz，光纤型FP干涉仪精度可提高到4kHz。在这些线宽测量方法中，FP干涉仪最容易使用，往往制作成FP标准具或FP扫描干涉仪两种形式进行激光线宽测量，比如:对于连续激光线宽一般使用FP扫描干涉仪进行测量，对于脉冲激光线宽测量一般使用FP标准具进行测量，同时也有通过对比多纵模和单纵模脉冲时间平滑性做出评估，或是通过测试光谱并计算激光器纵模间隔进行推断的。
【
【发明内容】
】
[0003]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种使用FP扫描干涉仪对脉冲激光线宽进行测量，解决脉冲激光线宽在线实时测量的问题，并可对脉冲重复频率大于等于1Hz、脉冲宽度大于等于10ps的单纵模或多纵模脉冲激光线宽测量的新型脉冲激光线宽测量装置。
[0004]本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为:
[0005]—种新型脉冲激光线宽测量装置，包括有耦合透镜、FP扫描干涉仪、压电陶瓷、压电陶瓷驱动电源、小孔光阑、滤波片、探测器和示波器;其中，所述耦合透镜、FP扫描干涉仪、小孔光阑、滤波片和探测器依次水平间隔设置，且FP扫描干涉仪包括前腔镜和后腔镜，所述压电陶瓷设于后腔镜的背面、并与压电陶瓷驱动电源的电源输出端连接;所述探测器的信号输出端与示波器连接，所述示波器的电压信号采集端与压电陶瓷驱动电源的电源输出端连接。
[0006]进一步地，所述压电陶瓷在额定电压下伸缩量至少为被测激光波长的1-2倍。
[0007]进一步地，所述压电陶瓷驱动电源输出频率为0.0OlHz到I OOHz连续可调的幅值为压电陶瓷额定电压的锯齿波或三角波。
[0008]进一步地，所述耦合透镜是实现被测激光与FP扫描干涉仪横模之间匹配的球面透镜或非球面透镜。
[0009]进一步地，所述前腔镜和后腔镜是平面镜或凹面镜，共同构成平平结构、平凹结构、凹平结构或双凹结构的FP扫描干涉仪。
[0010]进一步地，所述小孔光阑是用于对FP扫描干涉仪输出激光进行空间滤波的孔径大小可变或固定不变的光阑。
[0011]进一步地，所述滤波片是用于对FP扫描干涉仪输出激光进行光谱滤波的吸收型或反射型滤光片。
[0012]进一步地，所述探测器是用于对激光进行探测从而将光信号转变为电信号的高速或低速探测器。
[0013]进一步地，所述探测器是硅光电池、光电二极管、光电三极管、PIN光电二极管或雪崩光电二极管。
[0014]进一步地，所述示波器是具有探测通道耦合阻抗设置和多种检测模式设置的数字示波器。
[0015]本发明的有益效果如下:
[0016]本发明通过上述技术方案，即可使用通常用于连续激光线宽测量的FP扫描干涉仪对脉冲激光线宽进行测量，解决脉冲激光线宽在线实时测量的问题，实现对脉冲重复频率大于等于1Hz、脉冲宽度大于等于10ps的单纵模或多纵模脉冲激光线宽测量，而且结构简单、制作难度低、工作性能稳定，可广泛应用于各种波长脉冲激光线宽的测量。
【【附图说明】】
[0017]图1是本发明所述一种新型脉冲激光线宽测量装置实施例的结构原理示意图。
【【具体实施方式】】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]如图1中所示:
[0020]本发明实施例提供了一种新型脉冲激光线宽测量装置，包括有耦合透镜1、FP扫描干涉仪2、压电陶瓷3、压电陶瓷驱动电源4、小孔光阑5、滤波片6、探测器7和示波器8，所述耦合透镜1、FP扫描干涉仪2、小孔光阑5、滤波片6和探测器7依次水平间隔设置，且FP扫描干涉仪2包括前腔镜21和后腔镜22，所述压电陶瓷3设于后腔镜22的背面、并与压电陶瓷驱动电源4的电源输出端连接;所述探测器7的信号输出端与示波器8连接，所述示波器8的电压信号采集端与压电陶瓷驱动电源4的电源输出端连接。
[0021]其中，所述耦合透镜I可以是实现被测激光9与FP扫描干涉仪2横模之间匹配的球面透镜或非球面透镜;所述前腔镜21和后腔镜22均可以是平面镜或凹面镜，共同构成平平结构、平凹结构、凹平结构或双凹结构的FP扫描干涉仪2 ；所述压电陶瓷3在额定电压下伸缩量至少为被测激光波长的1-2倍，所述压电陶瓷驱动电源4输出频率为0.0OlHz到10Hz连续可调的幅值为压电陶瓷3额定电压的锯齿波或三角波;所述小孔光阑5可以是用于对FP扫描干涉仪2输出激光进行空间滤波的孔径大小可变或固定不变的光阑;所述滤波片6可以是用于对FP扫描干涉仪2输出激光进行光谱滤波的吸收型或反射型滤光片;所述探测器7可以是用于对激光进行探测从而将光信号转变为电信号的高速或低速探测器，如硅光电池、光电二极管、光电三极管、PIN光电二极管或雪崩光电二极管;所述示波器8是数字示波器，如可以设置探测通道的耦合阻抗、设置采样模式、峰值检测模式、轮廓检测模式、平均检测模式等多种检测模式的数字示波器。
[0022]本发明所述新型脉冲激光线宽测量装置工作时，首先被测脉冲激光器9发出的激光(该激光的脉冲重复频率大于等于IHz或更低，脉冲宽度大于等于lOOps，纵模结构是单纵模或多纵模。)经耦合透镜I耦合匹配后进行FP扫描干涉仪2;然后压电陶瓷驱动电源4为压电陶瓷3提供锯齿波或三角波电压，以改变前腔镜21和后腔镜22之间距离，实现对被测脉冲激光器9发出的激光线宽进行扫描;接着经后腔镜22透过的激光依次经小孔光阑5和滤波片6分别进行空间滤波和光谱滤波后，由探测器7接收;最后探测器7将接收激光的光信号转换为电信号、并传送至示波器8，与此同时示波器8实时采集压电陶瓷驱动电源4的锯齿波或三角波电压。
[0023]以下通过几个例子对本发明所述新型脉冲激光线宽测量装置的结构和技术效果作进一步说明。
[0024]例子一:
[0025]本发明所述脉冲激光线宽测量装置的耦合透镜I是焦距10mm的平凸球面镜;所述FP扫描干涉仪2的前腔镜21和后腔镜22均为凹面镜，凹面曲率半径均为75mm，镀制对1064nm反射率为98 %的高反膜层，另一面均为平面，镀制对1064nm透过率为高于99.8 %的减反膜层，两腔镜之间距离为75mm，组成共焦扫描干涉仪结构;所述压电陶瓷3的额定电压为200V，最大伸缩量为Iym;所述压电陶瓷驱动电源4输出锯齿波电压，幅值为200V，频率为0.0OlHz至IJlOOHz连续可调(这里固定在1Hz);所述小孔光阑5直径2mm，空间滤波，仅使得2mm范围的光透过;所述滤光片6为吸收型滤光片，光谱滤波，仅使得1064nm激光透过;所述探测器7为低速探测器，选用硅光电池，500 Ω取样电阻时其上升时间小于1.2ys;所述示波器8为Tektronix TDS 3032C，带宽300MHz，采样速率2.5GS/s，且示波器设置为1ΜΩ阻抗匹配和采样模式。通过该脉冲激光线宽测量装置即可对1064nm被动调Q行波腔激光器输出的单纵模、频率为I OkHz、脉冲宽度为40ns的激光线宽进行测量。
[0026]例子二:
[0027]本发明所述脉冲激光线宽测量装置的耦合透镜I是焦距10mm的平凸球面镜;所述FP扫描干涉仪2的前腔镜21和后腔镜22均为凹面镜，凹面曲率半径均为75mm，镀制对1064nm反射率为98 %的高反膜层；另一面均为平面，镀制对1064nm透过率为高于99.8 %的减反膜层，两腔镜之间距离为75mm，组成共焦扫描干涉仪结构;所述压电陶瓷3的额定电压为200V，最大伸缩量为Iym;所述压电陶瓷驱动电源4输出锯齿波电压，幅值为200V，频率为0.0OlHz至IJ100Η连续可调(这里固定在0.01Hz)；所述小孔光阑5直径2mm，空间滤波，仅使得2mm范围的光透过;所述滤光片6为吸收型滤光片，光谱滤波，仅使得1064nm激光透过;所述探测器7为高速探测器，选用Newport:818-BB_21，其上升时间小于200ps;所述示波器8为TektronixTDS 3032C，带宽300MHz，采样速率2.5GS/s，且示波器设置为50 Ω阻抗匹配和峰值检测模式。通过该脉冲激光线宽测量装置即可对1064nm被动调Q行波腔激光器输出的单纵模、频率为1Hz、脉冲宽度为40ns的激光线宽进行测量。
[0028]例子三:
[0029]本发明所述脉冲激光线宽测量装置的耦合透镜I是焦距10mm的平凸球面镜;所述FP扫描干涉仪2的前腔镜21和后腔镜22均为平面镜，一面镀制对1064nm反射率为98%的高反膜层，另一面镀制对1064nm透过率为高于99.8%的减反膜层，两腔镜之间距离为30mm，组成平平腔扫描干涉仪结构;所述压电陶瓷3的额定电压为200V，最大伸缩量为2μπι;所述压电陶瓷驱动电源4输出锯齿波电压，幅值为200V，频率为0.00 IHz到100Η连续可调(这里固定在10Hz);所述小孔光阑5直径2_，空间滤波，仅使得2mm范围的光透过;所述滤光片6为吸收型滤光片，光谱滤波，仅使得1064nm激光透过；所述探测器7为高速探测器，选用ThorlabsDET10C/M，其上升时间小于7ns;所述示波器8为Tektronix TDS 3032C，带宽300MHz，采样速率2.5GS/s，且示波器设置为1ΜΩ阻抗匹配和采样模式。通过该脉冲激光线宽测量装置即可对1064nm被动调Q驻波腔激光器输出的多纵模、频率为30kHz、脉冲宽度为14ns的激光线宽进行测量。
[0030]这样，本发明所述新型脉冲激光线宽测量装置即可使用通常用于连续激光线宽测量的FP扫描干涉仪对脉冲激光线宽进行测量，解决脉冲激光线宽在线实时测量的问题，实现对脉冲重复频率大于等于IHz(甚至更低脉冲重复频率)、脉冲宽度大于等于10ps的单纵模或多纵模脉冲激光线宽测量，而且该装置结构简单、制作难度低、工作性能稳定，可广泛应用于各种波长脉冲激光线宽的测量。
[0031]以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:包括有耦合透镜(I)、FP扫描干涉仪(2)、压电陶瓷(3)、压电陶瓷驱动电源(4)、小孔光阑(5)、滤波片(6)、探测器(7)和示波器(8);其中，所述耦合透镜(1)、FP扫描干涉仪(2)、小孔光阑(5)、滤波片(6)和探测器(7)依次水平间隔设置，且FP扫描干涉仪(2)包括前腔镜(21)和后腔镜(22)，所述压电陶瓷(3)设于后腔镜(22)的背面、并与压电陶瓷驱动电源(4)的电源输出端连接;所述探测器(7)的信号输出端与示波器(8)连接，所述示波器(8)的电压信号采集端与压电陶瓷驱动电源(4)的电源输出端连接。2.根据权利要求1所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述压电陶瓷(3)在额定电压下伸缩量至少为被测激光波长的1-2倍。3.根据权利要求2所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述压电陶瓷驱动电源(4)输出频率为0.0O IHz到I OOHz连续可调的幅值为压电陶瓷(3)额定电压的锯齿波或三角波。4.根据权利要求1或2或3所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述耦合透镜(I)是实现被测激光(9)与FP扫描干涉仪(2)横模之间匹配的球面透镜或非球面透镜。5.根据权利要求1或2或3所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述前腔镜(21)和后腔镜(22)是平面镜或凹面镜，共同构成平平结构、平凹结构、凹平结构或双凹结构的FP扫描干涉仪(2)。6.根据权利要求1或2或3所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述小孔光阑(5)是用于对FP扫描干涉仪(2)输出激光进行空间滤波的孔径大小可变或固定不变的光阑。7.根据权利要求1或2或3所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述滤波片(6)是用于对FP扫描干涉仪(2)输出激光进行光谱滤波的吸收型或反射型滤光片。8.根据权利要求1或2或3所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述探测器(7)是用于对激光进行探测从而将光信号转变为电信号的高速或低速探测器。9.根据权利要求8所述新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述探测器(7)是硅光电池、光电二极管、光电三极管、PI N光电二极管或雪崩光电二极管。10.根据权利要求1或2或3所述的新型脉冲激光线宽测量装置，其特征在于:所述示波器(8)是具有探测通道耦合阻抗设置和多种检测模式设置的数字示波器。
【文档编号】G01B11/02GK106052566SQ201610571861
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】薛竣文, 苏秉华
【申请人】北京理工大学珠海学院